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ThreadLocal的设计与使用

2006-09-30 13:47 274 查看
早在Java 1.2推出之时，Java平台中就引入了一个新的支持：java.lang.ThreadLocal，给我们在编写多线程程序时提供了一种新的选择。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序，虽然ThreadLocal非常有用，但是似乎现在了解它、使用它的朋友还不多。

　　ThreadLocal是什么

　　ThreadLocal是什么呢？其实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本，它并不是一个Thread，而是thread local variable（线程局部变量）。也许把它命名为ThreadLocalVar更加合适。线程局部变量（ThreadLocal）其实的功用非常简单，就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度看，就好像每一个线程都完全拥有该变量。线程局部变量并不是Java的新发明，在其它的一些语言编译器实现（如IBM XL FORTRAN）中，它在语言的层次提供了直接的支持。因为Java中没有提供在语言层次的直接支持，而是提供了一个ThreadLocal的类来提供支持，所以，在Java中编写线程局部变量的代码相对比较笨拙，这也许是线程局部变量没有在Java中得到很好的普及的一个原因吧。

　　ThreadLocal的设计

　　首先看看ThreadLocal的接口：

　　Object get() ; // 返回当前线程的线程局部变量副本 protected Object initialValue(); // 返回该线程局部变量的当前线程的初始值void set(Object value); // 设置当前线程的线程局部变量副本的值

　　ThreadLocal有3个方法，其中值得注意的是initialValue()，该方法是一个protected的方法，显然是为了子类重写而特意实现的。该方法返回当前线程在该线程局部变量的初始值，这个方法是一个延迟调用方法，在一个线程第1次调用get()或者set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的确实实现直接返回一个null：

protected Object initialValue() { return null; }
　　ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单，在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量的副本。比如下面的示例实现：

public class ThreadLocal
{
　private Map values = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
　public Object get()
　{
　　Thread curThread = Thread.currentThread();
　　Object o = values.get(curThread);
　　if (o == null && !values.containsKey(curThread))
　　{
　　　o = initialValue();
　　　values.put(curThread, o);
　　}
　　return o;
　}

　public void set(Object newValue)
　{
　　values.put(Thread.currentThread(), newValue);
　}

　public Object initialValue()
　{
　　return null;
　}
}
　　当然，这并不是一个工业强度的实现，但JDK中的ThreadLocal的实现总体思路也类似于此。

　　ThreadLocal的使用

　　如果希望线程局部变量初始化其它值，那么需要自己实现ThreadLocal的子类并重写该方法，通常使用一个内部匿名类对ThreadLocal进行子类化，比如下面的例子，SerialNum类为每一个类分配一个序号：

public class SerialNum
{
　// The next serial number to be assigned

　private static int nextSerialNum = 0;
　private static ThreadLocal serialNum = new ThreadLocal()
　{
　　protected synchronized Object initialValue()
　　{
　　　return new Integer(nextSerialNum++);
　　}
　};

　public static int get()
　{
　　return ((Integer) (serialNum.get())).intValue();
　}
}
　　SerialNum类的使用将非常地简单，因为get()方法是static的，所以在需要获取当前线程的序号时，简单地调用：

int serial = SerialNum.get();
　　即可。

　　在线程是活动的并且ThreadLocal对象是可访问的时，该线程就持有一个到该线程局部变量副本的隐含引用，当该线程运行结束后，该线程拥有的所以线程局部变量的副本都将失效，并等待垃圾收集器收集。

　　ThreadLocal与其它同步机制的比较

　　ThreadLocal和其它同步机制相比有什么优势呢？ThreadLocal和其它所有的同步机制都是为了解决多线程中的对同一变量

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